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TDK-Micronas / NewTec: Sichere Antriebssteuerungen leicht gemacht

Die Entwicklung sicherer dezentraler Antriebssteuerungen kann sehr zeit- und kostenaufwändig sein. TDK-Micronas hat daher ein Komplettpaket aus selbst entwickeltem Embedded-Controller und Antriebssteuerungs-Firmware von NewTec geschnürt, das die Entwicklung sicherer Antriebssteuerungen vereinfacht.

ak-tdk-micronas-system-2.jpg Bildquelle: © NewTec

Aus seinem Embedded-Controller HVC 4223F und der Software „NTMicroDrive“ von NewTec hat TDK-Micronas ein „Ready-to-copy“-Paket für sichere Antriebssteuerungen geschnürt.

Dezentral gesteuerte Elektroantriebe liegen im Trend. In Automobilen ermöglichen sie höheren Fahrkomfort und dank Entkopplung vom Fahrzeugantrieb mehr Spielraum bei Konstruktion und Design. In Industrierobotern erhöht die Freiheit vom Schaltschrank Flexibilität und Mobilität und vereinfacht die Installation. Um die Markt-Trends bedienen zu können, müssen Hersteller neue Kompetenzen in der dezentralen Antriebssteuerungs-Elektronik aufbauen. Eine sofort einsatzfähige Hard- und Software-Plattform von TDK-Micronas hilft dabei.

Die Zentralverriegelung war nur der Anfang: Viele Automobilkomponenten, die früher als rein mechanische Bauteile ausgeführt wurden, haben heutzutage auch elektronisch realisierte Funktionen oder wurden ganz durch elektrische Pendants ersetzt. So löst in immer mehr Fahrzeugen eine elektrische Parkbremse die klassische Feststellbremse ab. Scheinwerfer, Spiegel oder Sitze lassen sich komfortabler auf Knopfdruck verstellen, und auch unter der Motorhaube werden immer mehr Komponenten elektromotorisch gesteuert, von Drosselklappen über Ventile bis zur Kupplung.

Mack, NewTec.jpg Bildquelle: © NewTec

Thomas Mack, NewTec: »Das Software-Paket ‚NTMicroDrive‘ von NewTec umfasst eine flexibel parametrierbare Firmware, die auch Stromverbrauch, Spannung und Temperaturbereiche überwacht, sowie ein Testwerkzeug mit grafischer Benutzeroberfläche.«

Auch Automatisierungslösungen wie Roboter oder fahrerlose Transportsysteme profitieren von diesem Trend. Von 2018 bis 2020, so der „World Robotics 2017 Report“ der International Federation of Robotics (IFR), sollen weltweit über 1,3 Millionen neue Industrieroboter installiert werden. »Viele davon werden über dezentral gesteuerte Antriebe verfügen, die sich direkt in den Roboterarm integrieren lassen«, erläutert Thomas Mack, Senior Safety Consultant und Produkt-Manager beim deutschen Elektronik- und Sicherheits-Spezialisten NewTec. »Dies senkt Aufwand und Kosten bei der Installation durch weniger Verkabelung und externe Komponenten, ermöglicht kleinere und mobilere Einheiten, erweitert die Einsatzvariabilität und bedient den Bedarf nach einer stärkeren Modularisierung von Produktionseinrichtungen.«

Hersteller, die dezentral gesteuerte Antriebe in ihren Komponenten einsetzen wollen, stehen mitunter vor erheblichen Herausforderungen. Zum einen benötigen sie Know-how und Ressourcen für Hard- und Software-Entwicklung. »Gerade Zulieferer entsprechender Automotive-Komponenten sind oft noch vor allem auf Mechanik spezialisiert und haben wenig Erfahrung mit Elektronik«, sagt Thomas Mack. »Sie können aber heutzutage auf hochintegrierte Mikrocontroller zurückgreifen, die einen Standard-ARM-Mikrocontroller-Kern mit zahlreichen Zusatzfunktionen für die Antriebsansteuerung kombinieren.«

So steuert der neue Embedded-Controller HVC 4223F von TDK-Micronas Bürsten-, Stepper- oder bürstenlose Elektromotoren bis 10 W Leistung direkt und ohne externe Treiber an. Der Controller-Baustein steckt in einem QFN40-Gehäuse und ist mit einem 32-bit-CPU-Kern (ARM Cortex-M3) ausgestattet. Er enthält fast alle Schaltungskomponenten, die für flexible Motorsteuerungs-Anwendungen erforderlich sind, unter anderem Mehrkanal-A/D-Wandler, SPI, programmierbare Verstärker, integrierte Diagnose- und Netzwerkfunktionen sowie Spannungsregler, um das Bauelement direkt mit der Roboter-Stromversorgung (24 V) oder dem Automotive-Bordnetz (5,4 V – 18 V) zu verbinden.

»Anwender können damit externe Komponenten auf ein Minimum reduzieren und besonders kompakte und kosteneffiziente Systemkonzepte entwickeln«, verdeutlicht Thomas Mack. »Die Rechenleistung des HVC 4223F ermöglicht auch komplexe Motorsteuerungs-Algorithmen wie Space-Vector-Modulation (SVM) für Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSM), Six-Step-Kommutierung bürstenloser Motoren mit und ohne Sensor-Feedback sowie verschiedene Schrittmotor-Konfigurationen.«

Die Software ist mit dabei

Doch nicht nur die Hardware, auch aufwändige Software-Entwicklungen sind ein relevanter Kostenfaktor. Damit die umfangreichen Möglichkeiten des HVC 4223F auch ohne fortgeschrittenes Software-Know-how optimal genutzt werden können, liefert TDK-Micronas das Software-Paket „NTMicroDrive“ von NewTec mit, das den Aufwand für die Entwicklung von Motorsteuerungs-Anwendungen minimiert. NTMicroDrive umfasst eine flexibel parametrierbare Firmware, die auch Stromverbrauch, Spannung und Temperaturbereiche überwacht, sowie ein Testwerkzeug mit grafischer Benutzeroberfläche.

»Die Firmware lässt sich ohne Programmierkenntnisse an verschiedene Motortypen anpassen, sodass mit einer einzigen Plattform die unterschiedlichsten Anwendungen realisiert werden können«, führt Thomas Mack aus. »Hersteller profitieren von Synergien, mehr Effizienz und weniger Aufwand bei Beschaffung, Eingangskontrolle, Lagerhaltung, Qualitätssicherung und Obsoleszenz-Management.«